煤粉预热对其燃烧反应动力学参数的影响-最后

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1、煤粉预热对其燃烧反应动力学参数的影响杨永昌，王恒，赵俊东（北京科技大学机械工程学院，北京，100083）摘要：本文采用非等温热重技术对煤粉预热前后燃烧反应动力学参数进行研究。试验使用微机差热天平、升温速率为20℃/min、升温范围从室温到1100℃，分别对预热前后煤粉进行热重分析。采用积分法(Coats—Redfern方程)计算得到动力学参数活化能E和指前因子A。结果表明：煤粉预热后燃烧反应动力学参数发生了变化，改善了煤粉的着火性，使煤粉着火温度更低，燃烧速度更快。关键词：煤粉燃烧；热重分析；反应动力学；活化能中图分类号：TQ530文献标识码：AI

2、mpactofpulverizedCoalPreheatingonitsCombustionKineticsParametersYANGYong-chang,WANGHeng,ZHAOJunDong(SchoolofMechanicalEngineering,UniversityofScience&TechnologyBeijing,Beijing100083,China)Abstract:Thepaperstudiedthecombustionkineticsofpulverizedcoalbeforeandafterpreheatingbyth

3、enon-isothermalthermogravimetryanalysis(TGA).Themicrocomputerdifferentialthermalbalancewasusedinthetest,andtheTGAofpulverizedcoalbeforeandafterpreheatingwasconductedrespectivelywhenthetemperaturerangedfromroomtemperatureto1100℃withaheatingrateof20℃/min.TheactivationenergyEandp

4、re-exponentialfactorAwerecalculatedusingtheCoats-Redfernintegral.Theresultsshowthatthecoalkineticparametershavebeenchanged,andtheignitionofpreheatedcoalpowderhasbeenimproved,whichmakesthecoalignitiontemperaturelowerandtheburningspeedfaster.Keywords:PCcombustion；thermogravimetr

5、yanalysis；reactionkinetics；activationenergy0前言高炉炼铁喷吹煤粉已成为钢铁企业节焦增产、合理利用煤炭资源、减少环境污染、降低生产成本和改进冶炼工艺最有效的措施，世界各国都在积极开发和应用高炉喷吹技术。但随着喷吹量的提高，喷煤比增加到一定限度后，焦比降低的幅度大大减小，主要原因是高炉正常生产合理的理论燃烧温度在2200±50℃范围内，提高高喷煤比会使理论燃烧温度大幅度下降[1-2]。利用热风炉烟气余热为主要热源来预热高炉炼铁喷吹煤粉不但可以减轻喷煤对热风的冷却效应、加速煤粉的燃烧过程而提高煤粉利用率，而且也

6、合理利用了热风炉烟气余热、提高了整个高炉的热效率。煤粉预热前后其化学性质的变化对燃烧有很大的影响。因此本文对煤粉燃烧反应动力学参数进行了实验分析，得出了煤粉预热前后活化能和指前因子的变化，为进一步的理论计算提供依据。1试验煤样及仪器1.1试验样品试验中使用的煤样为山西屯留高炉喷吹用煤(本文用TL表示)，粒度-200目＞70%，其煤样的工业分析和元素分析如表1所示。表1TL煤的工业分析和元素分析工业分析元素分析成分FCadVadAadMadCadHadOadNadSad质量％75.8912.3510.770.9979.943.672.981.310.

7、341.2试验仪器实验采用北京科学仪器厂HCT-1型微机差热天平。主要性能：加热温度范围：室温～1150℃，调温速度：0.1～20℃/min，差热量程：±10～±1000μv，热重量程：1～200mg。实验条件：煤样实验样品均为20mg，升温速率为20℃/min，最终加热温度为1100℃。2试验研究方法2.1燃烧反应动力学分析本文采用Coats-Refern积分法进行研究。根据质量作用定律及Arrhenius定律，非等温热重实验的反应速率方程可以表示如下：（1）煤样的燃烧转化率α可以根据热失重（TG）曲线求出：（2）其中，t为时间，s；T为温度，K

8、；为升温速率，℃/min；A为指前因子，s-1；E为反应的活化能，kJ/mol；R为气体常数，其值为8.31410-3kJ